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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Behandlungsvorrichtung für Werkteile bzw. Werkstücke.
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Speziell Metallteile bedürfen nach einem Herstellungs- oder Bearbeitungsprozess häufig einer reinigenden Behandlung, bevor die Teile verbaut oder weiterverarbeitet werden können. Auch im Rahmen einer Wiederaufbereitung von Werkteilen, wie z. B. von Motorblöcken, kann eine Reinigung erforderlich sein. Für eine solche Behandlung gibt es Behandlungsvorrichtungen mit einer Behandlungskammer, einer in der Behandlungskammer angeordneten Teileaufnahmevorrichtung und mit einer in der Behandlungskammer angeordneten Düsenvorrichtung, die zur Abgabe eines Behandlungsmediums dient. Dieses Behandlungsmedium ist ein flüssiges Medium zur reinigenden Behandlung oder ein gasförmiges Medium zur reinigenden und/oder trocknenden Behandlung. Derartige Behandlungsvorrichtungen sind beispielsweise in der
EP 0 507 294 B1 , der
WO 98/45059 A1 oder der
EP 2 156 905 A1 beschrieben.
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Vor dem Hintergrund, komplexe und sehr wirksame Reinigungs- oder Trocknungsverfahren mit solchen Behandlungsvorrichtungen durchführen zu wollen, besteht der Bedarf, elektrische Behandlungseinheiten drehbar in der Behandlungskammer anzuordnen. Problematisch ist es hierbei, die Stromversorgung der drehbaren Behandlungseinheit durch die Kammerwand hindurch sicherzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Behandlungsvorrichtung für Werkteile zur Verfügung zu stellen, die eine elektrische Behandlungseinheit in einer Behandlungskammer aufweist, und bei der eine elektrische Versorgung der Behandlungseinheit auf einfach und relativ kostengünstig zu realisierende Weise gewährleistet ist, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Behandlungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Ausführungsbeispiel betrifft eine Behandlungsvorrichtung für Werkstücke. Die Behandlungsvorrichtung umfasst eine Behandlungskammer, eine Welle, die sich durch eine Wand der Behandlungskammer in die Behandlungskammer erstreckt und die drehbar gelagert ist, eine an der Welle befestigte elektrische Behandlungseinheit und eine Leistungsversorgung mit einer ersten Versorgungsleitung, einer elektrischen Kupplung, einer zweiten Versorgungsleitung und einer Betätigungseinheit. Die elektrische Kupplung umfasst ein außerhalb der Behandlungskammer an der Welle befestigtes erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement. Die erste Versorgungsleitung schließt die elektrische Behandlungseinheit an das erste Kupplungsteil an, und die zweite Versorgungsleitung ist an das zweite Kupplungsteil angeschlossen. Die Betätigungseinheit ist dazu ausgebildet, die Kupplung zu betätigen, um das zweite Kupplungsteil mit dem ersten Kupplungsteil in Kontakt zu bringen oder das zweite Kupplungsteil von dem ersten Kupplungsteil zu lösen.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Behandlungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst das Betreiben der Behandlungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand, in dem das zweite Kupplungsteil mit dem ersten Kupplungsteil in Kontakt ist, oder in einem zweiten Betriebszustand, in dem das zweite Kupplungsteil von dem ersten Kupplungsteil gelöst ist.
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Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Die Figuren dienen zur Erläuterung des Grundprinzips, so dass nur solche Merkmale, die hierfür notwendig sind, in den Figuren dargestellt sind bzw. nachfolgend im Detail erläutert sind.
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1A–1B veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung anhand einer perspektivischen Ansicht (1A) und anhand eines Ausschnitts der Behandlungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht (1B);
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Behandlungseinheit.
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3A–3C veranschaulichen ein Beispiel einer Leistungsversorgungsanordnung für die Behandlungseinheit;
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4A–4B zeigen schematisch ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil einer elektrischen Kupplung der Leistungsversorgungsanordnung; und
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5 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Behandlungsvorrichtung.
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Die 1A–1B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung für Werkstücke, die eine Behandlungskammer 1 und eine in der Behandlungskammer 1 drehbar angeordnete elektrische Behandlungseinheit 3 aufweist. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht der Behandlungskammer 1 (die in Durchsicht dargestellt ist) und weiterer, nachfolgend noch erläuterter Elemente der Behandlungsvorrichtung. 1B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Behandlungskammer 1 aus einem anderen Blickwinkel.
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Bezug nehmend auf 1A umfasst die Behandlungsvorrichtung eine Welle 2, die sich durch eine Wand der Behandlungskammer 1 in die Behandlungskammer erstreckt und die drehbar gegenüber der Behandlungskammer 1 gelagert ist. Die Behandlungskammer 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zylindrisch, und die Welle 2 ist an einer Stirnseite der zylindrischen Behandlungskammer 1 in die Behandlungskammer 1 eingeführt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Die Behandlungskammer 1 könnte auch eine andere Kammergeometrie besitzen und könnte beispielsweise kugelförmig sein.
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Zur Beschickung der Behandlungskammer 1 mit zu behandelnden Werkstücken weist die Behandlungskammer 1 eine Zuführöffnung 11 auf. Diese Zuführöffnung 11 befindet sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Seitenwand der Behandlungskammer 1, die im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnwand verläuft, über welche die Welle 2 in die Behandlungskammer 1 geführt ist. Ein Verschluss (Deckel), mit dem die Zuführöffnung 11 verschlossen werden kann, ist in den Figuren nicht dargestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Verschluss dazu ausgebildet, die Zuführöffnung 11 wasser- und druckdicht zu verschließen, um dadurch die Behandlungskammer 1 für den Behandlungsbetrieb hermetisch abzuschließen. "Druckdicht" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Verschluss in geschlossenem Zustand einem Überdruck (gegenüber dem Umgebungsdruck außerhalb der Behandlungskammer 1), beispielsweise von mehreren bar (2 bar, 5 bar oder mehr) oder auch einem Unterdruck, beispielsweise bis annähernd 0 bar, widersteht. Die Behandlungskammer 1 umfasst Dichtungen (nicht dargestellt) in dem Bereich, in dem die Welle 2 durch die Kammerwand geführt ist. Diese Dichtungen sind entsprechend des Verschlusses dazu ausgebildet, die Behandlungskammer 1 wasser- und druckdicht zu verschließen.
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Bezug nehmend auf 1A ist im Inneren der Behandlungskammer 1 eine Teileaufnahme 12 angeordnet, die dazu dient, zu behandelnde Teile während des Behandlungsprozesses zu halten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Teileaufnahme 12 dazu ausgebildet, Körbe aufzunehmen, in denen zu behandelnde Werkstücke lose (als Schüttgut) liegen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Teileaufnahme 12 dazu ausgebildet, einzelne große Werkstücke, wie beispielsweise Motorblöcke, aufzunehmen. Die Teileaufnahme 12 kann Rollen 13 aufweisen, die ein "Einfahren" und "Ausfahren" der Werkstückkörbe bzw. der Werkstücke über die Zuführöffnung 11 in die Behandlungskammer 1 erleichtern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Teileaufnahme 12 drehbar gegenüber der Behandlungskammer 1 gelagert. In diesem Fall umfasst die Behandlungsvorrichtung 1 eine weitere Welle 13 (vergleiche 1B). Diese weitere Welle 13 kann an einer Kammerwand in die Behandlungskammer 1 geführt sein, die der Kammerwand gegenüberliegt, an der die Welle 2 in die Behandlungskammer 1 geführt ist. Diese Welle 13 kann motorisch angetrieben werden. Eine solche drehbar angeordnete Teileaufnahme 12 ist grundsätzlich bekannt, so dass auf die Erläuterung weiterer Details dieser Teileaufnahme, wie beispielsweise der zugehörigen Antriebsvorrichtung, hier verzichtet werden kann.
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Bezug nehmend auf 1A wird die Welle 2 beispielsweise von einer elektrischen Antriebsvorrichtung 4 angetrieben. Diese Antriebsvorrichtung 4 umfasst beispielsweise einen Elektromotor 41 und ein Getriebe, von dem in 1A ein Zahnrad 42 dargestellt ist. Die Antriebsvorrichtung greift beispielsweise an einem an der Welle 2 befestigten und kraftschlüssig mit der Welle 2 verbundenen Zahnrad 21 an. Die Antriebsanordnung 4 kann außerdem eine Montageplatte 43 umfassen, an der der Motor 41 befestigt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Welle 2 durch eine Öffnung (nicht dargestellt) der Montageplatte 43 geführt. Die Montageplatte 43 kann in nicht näher dargestellter Weise an einem Gehäuse (nicht dargestellt) der Behandlungsvorrichtung befestigt sein. Dieses Gehäuse umgibt alle der in der 1A dargestellten Komponenten der Behandlungsvorrichtung und trägt diese.
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Bezug nehmend auf 1A ist an der Welle 2 im Inneren der Behandlungskammer 1 eine elektrische Behandlungseinheit 3 befestigt. Die elektrische Behandlungseinheit 3 umfasst beispielsweise einen Ultraschallgeber, der dazu ausgebildet ist, in eingeschaltetem Zustand Ultraschallwellen in einem ihn umgebenden Medium, wie zum Beispiel einer Behandlungsflüssigkeit, zu erzeugen. Bei dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Behandlungseinheit 3 zwei stabförmige und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Ultraschallgeber 3A, 3B.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung, wobei in 2 die Behandlungskammer 1 nicht dargestellt ist. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Behandlungseinheit 3 vier solcher stabförmiger Ultraschallgeber 3A–3D. Das Vorsehen mehrerer Ultraschallgeber ist jedoch nur ein Beispiel. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, nur einen der in den 1A und 2 dargestellten Ultraschallgeber zu sehen. Außerdem ist das Vorsehen stabförmiger Ultraschallgeber nur ein Beispiel. Auch andere Arten von Ultraschallgebern könnten verwendet werden.
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Bei den in den 1A und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen verlaufen die stabförmigen Ultraschallgeber 3A–3B bzw. 3A–3D im Wesentlichen parallel zu der Welle 2, an der sie befestigt sind. Zur Befestigung der Ultraschallgeber 3A–3D an der Welle 2 sind in dem dargestellten Beispiel Verbindungselemente (31AB, 31CD in 2) vorgesehen, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung von der Welle 2 weg erstrecken. Diese Verbindungselemente 31AB, 31CD sind an der Welle 2 zugewandten Enden an der Welle 2 befestigt, beispielsweise durch Schraubverbindungen. An von der Welle 2 abgewandten Enden der Verbindungselemente 31AB, 31CD sind die Ultraschallgeber 3A–3D befestigt.
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Eine elektrische Behandlungseinheit mit Ultraschallgebern, wie die in den 1A und 2 dargestellte elektrische Behandlungseinheit 3, ist nur ein Beispiel für eine elektrische Behandlungseinheit. Anstelle einer elektrischen Behandlungseinheit mit Ultraschallgebern oder zusätzlich zu einer solchen elektrischen Behandlungseinheit mit Ultraschallgebern könnten auch andere Arten von elektrischen Behandlungseinheiten im Inneren der Behandlungskammer 1 an der Welle 2 befestigt sein. Unter einer "elektrischen Behandlungseinheit" ist eine elektrische Behandlungseinheit zu verstehen, für deren Betrieb elektrische Energie (Strom) benötigt wird. Solch eine elektrische Behandlungseinheit ist beispielsweise auch eine Behandlungseinheit mit einem elektrischen Heizelement oder mit einer elektrisch verstellbaren Düse. Bei einem elektrischen Heizelement wird der Strom dazu verwendet, Wärme zu erzeugen, die an die Umgebung in der Behandlungskammer abgegeben wird. Bei einer elektrisch verstellbaren Düse wird der Strom dazu verwendet, die Düse zu verstellen bzw. zu schwenken oder ähnliches. Die Düse ist beispielsweise eine Düse für Reinigungsflüssigkeit oder für ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Luft. Eine solche Düse kann einen beliebig gearteten, durch elektrischen Strom versorgtem Antrieb besitzen, wie beispielsweise einen Antrieb mit einem Piezoelement, einem Getriebe, einer Hydraulik oder ähnlichem.
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Um die im Inneren der Behandlungskammer 1 angeordnete elektrische Behandlungseinheit 3 mit elektrischer Energie (Strom) zu versorgen, umfasst die Behandlungsvorrichtung eine Leistungsversorgungsanordnung. Die 3A–3C veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer solchen Leistungsversorgungsanordnung 6. Teile dieser Leistungsversorgungsanordnung 6 sind auch in den 1A und 2 dargestellt.
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Die Leistungsversorgungsanordnung umfasst eine elektrische Kupplung mit einem außerhalb der Behandlungskammer 1 an der Welle 2 befestigten ersten Kupplungselement 63 und einem zweiten Kupplungselement 64, wenigstens eine erste Versorgungsleitung 61, wenigstens eine zweite Versorgungsleitung 62 und eine Betätigungseinheit 7 für die elektrische Kupplung 63, 64. Die wenigstens eine erste Versorgungsleitung 61 schließt die elektrische Behandlungseinheit 3 an das erste Kupplungselement 63 an. Dies ist beispielsweise in 2 dargestellt. 2 zeigt zwei erste Versorgungsleitungen, nämlich je eine erste Versorgungsleitung für einen der Ultraschallgeber 3A, 3B. Erste Versorgungsleitungen für die Ultraschallgeber 3C, 3D sind außerhalb der Darstellung gemäß 2. Bezug nehmend auf 2 ist die wenigstens eine erste Versorgungsleitung 61 wenigstens abschnittsweise innerhalb der Welle 2 geführt. Die Welle 2 weist hierfür einen axial verlaufenden Kabelkanal 22 auf, der in 2 aufgeschnitten dargestellt ist. Dieser Kabelkanal 22, der in dem Beispiel zwei erste Versorgungsleitungen aufnimmt, verläuft von außerhalb der Behandlungskammer (die in 2 nicht dargestellt ist) innerhalb der Welle 2 bis in die Behandlungskammer. Die erste Versorgungsleitung 61 tritt innerhalb der Behandlungskammer 1 aus dem Kabelkanal 22 der Welle 2 aus und ist von dort zu der an der Welle 2 befestigten Behandlungseinheit 3 geführt. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die dargestellte wenigstens eine erste Versorgungsleitung 61 innerhalb des Verbindungsteils r, das an der Welle 2 befestigt ist, zu dem zugehörigen Ultraschallgeber 3A, 3B.
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Außerhalb der Welle 2 verläuft die wenigsten eine erste Versorgungsleitung 61 aus dem Kabelkanal 22 zu dem ersten Kupplungsteil 63, das außerhalb der Behandlungskammer 1 an der Welle 1 befestigt ist. Der Verlauf der ersten Versorgungsleitung 61 von dem Kabelkanal der Welle 2 zu dem ersten Kupplungselement 63 ist in den 3A und 3B dargestellt. 3C zeigt die Leistungsversorgungsanordnung ohne die ersten und zweiten Versorgungsleitungen 61, 62.
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Die Leistungsversorgungsanordnung 6 kann ein Gehäuse 66 aufweisen, in dem das erste Kupplungselement 63, das zweite Kupplungselement 64, der zwischen dem ersten Kupplungselement 63 und Kabelkanal angeordnete Abschnitt der ersten Versorgungsleitung 61 und die zweite Versorgungsleitung 62 angeordnet sind. Dieses Gehäuse 66 schützt die zuvor genannten Komponenten der Leistungsversorgungsanordnung 6 während des Betriebs vor Verschmutzung und Feuchtigkeit. Von diesem Gehäuse 66 sind in den 3A–3C eine Rückwand und Seitenwände dargestellt. Eine vordere Abdeckung ist in der Figur nicht gezeigt. Die Rückwand weist eine Aussparung auf, durch welche die Welle 2 verläuft. Die nicht dargestellte Abdeckung des Gehäuses 66 weist eine entsprechende Aussparung auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Aussparungen der Rückwand und der Abdeckung eine Dichtung vorgesehen, die das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in das Gehäuse 66 im Bereich der Welle 2 verhindert. Bezug nehmend auf 3C kann das Gehäuse 66 an der zuvor erläuterten Montageplatte 43 (siehe auch 1A) befestigt sein.
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Die zweite Versorgungsleitung 62 ist an einem Kabeleinlass 67 in das Gehäuse 66 eingeführt. Die zweite Versorgungsleitung 62 ist an eine Leistungsquelle (nicht dargestellt) angeschlossen. Hierzu kann sich die zweite Versorgungsleitung 62 außerhalb des Gehäuses 66 bis zu der Leistungsquelle erstrecken. Alternativ besteht die Möglichkeit, die zweite Versorgungsleitung 62 über eine weitere Versorgungsleitung (nicht dargestellt) an die Leistungsquelle anzuschließen. Die Leistungsquelle ist eine zur elektrischen Versorgung der Behandlungseinheit 3 geeignete Leistungsquelle. Die Art der Leistungsquelle ist also abhängig von der Art der elektrischen Behandlungseinheit 3. Bei einer elektrischen Behandlungseinheit 3 mit Ultraschallgebern (wie in den 1A–1B und 2 dargestellt ist), ist die Leistungsquelle ein Hochfrequenzgenerator, der dazu ausgebildet ist, ein zur Ansteuerung der Ultraschallgeber 3A–3D geeignetes Hochfrequenzsignal zu erzeugen. Dieses Hochfrequenzsignal versorgt die elektrische Behandlungseinheit 3 über die wenigstens eine zweite Versorgungsleitung 62, die Kupplung 63, 64 und die wenigstens eine erste Versorgungsleitung 61, wenn das erste und das zweite Kupplungselement 63, 64 miteinander gekoppelt sind.
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In gekoppeltem Zustand, also wenn das erste Kupplungselement 63 mit dem zweiten Kupplungselement 64 der Kupplung gekoppelt ist, stellt die Kupplung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Versorgungsleitung 61 und der zweiten Versorgungsleitung 62 zur Verfügung. Die Kupplung mit den beiden Kupplungselementen 63, 64 kann eine herkömmliche elektrische Kupplung sein, die auf den jeweiligen Anwendungszweck abgestimmt ist, die also geeignet ist, die beiden Versorgungsleitungen 61, 62 zur Versorgung der Behandlungseinheit 3 elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
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3A zeigt die Kupplungselemente 63, 64 in gekoppeltem (elektrisch miteinander verbundenem) Zustand und 3B zeigt die beiden Kupplungselemente 63, 64 in entkoppeltem (elektrisch voneinander getrenntem) Zustand.
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Zum Koppeln bzw. Entkoppeln der beiden Kupplungselemente 63, 64 weist die Behandlungsvorrichtung eine Betätigungseinheit 7 auf. Diese Betätigungseinheit 7 umfasst ein Betätigungselement 71, das kraftschlüssig mit dem zweiten Kupplungselement 64 in Verbindung gebracht werden kann, um das zweite Kupplungselement 64 mit dem ersten Kupplungselement 63 zu verbinden oder um das zweite Kupplungselement 64 von dem ersten Kupplungselement 63 zu lösen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Herstellen der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Betätigungselement 71 und dem zweiten Kupplungselement 64 durch Einsatz magnetischer Kräfte. Hierzu ist vorgesehen, dass das Betätigungselement 71 oder das zweite Kupplungselement 64 einen Elektromagnet aufweisen, und dass die jeweils andere dieser beiden Komponenten ein magnetisches Gegenstück aufweist, an dem der Elektromagnet angreifen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Betätigungselement 71 einen Elektromagnet und das zweite Kupplungselement 64 umfasst an einer dem ersten Kupplungselement 63 abgewandten Seite ein magnetisches Gegenstück 69, an dem das Betätigungselement 71 mit dem Elektromagnet angreifen kann. Das magnetische Gegenstück 69 umfasst ein magnetisches Material, wie beispielsweise ein magnetisches Metall. Die Ansteuerung des Elektromagnets in dem Betätigungselement 71 erfolgt über eine Steuerleitung 72, die in den 3A–3C schematisch dargestellt ist. Über diese Steuerleitung 72 wird der Elektromagnet entweder aktiviert oder deaktiviert. In aktiviertem Zustand kann der Elektromagnet kraftschlüssig mit dem magnetischen Gegenstück 69 an dem zweiten Kupplungselement 64 in Verbindung gebracht werden.
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Um das zweite Kupplungselement 64 in Richtung des ersten Kupplungselements 63 bewegen zu können (um diese zu koppeln) oder um das zweite Kupplungselement 64 von dem ersten Kupplungselement 64 abziehen zu können (um diese zu trennen) umfasst die Betätigungseinheit 7 einen Linearantrieb 73, an dem das Betätigungselement 71 befestigt ist. Der Linearantrieb 73 ist dazu ausgebildet, das Betätigungselement 71 linear zu verfahren, um das Betätigungselement 71 mit dem zweiten Kupplungselement 64 in Kontakt bringen zu können und so das zweite Kupplungselement 64 zu betätigen, das heißt von dem ersten Kupplungselement 63 abzuziehen oder mit dem zweiten Kupplungselement 63 in Kontakt zu bringen. Der Linearantrieb 73 umfasst beispielsweise einen Pneumatikzylinder oder einen elektrischen Linearmotor. Die Versorgung bzw. Ansteuerung des Linearantriebs 73 erfolgt über eine weitere Zuführleitung 74.
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Bezug nehmend auf 3A bildet die wenigstens eine zweite Versorgungsleitung 62 innerhalb des Gehäuses 66 eine Kabelschlaufe, die dann, wenn das erste und das zweite Kupplungselement 63, 64 miteinander gekoppelt sind, ein Drehen der Welle 2 ermöglicht, ohne dass die zweite Versorgungsleitung 62 abreißt oder anderweitig beschädigt wird. Die zweite Versorgungsleitung 62 kann innerhalb des Gehäuses 66 in einer Kabelschleppe 65 geführt sein. In welchem Umfang sich die Welle 2 bei gekoppelter Kupplung 63, 64 drehen kann, ohne dass sich die Kupplung 63, 64 selbst löst oder die zweite Versorgungsleitung 62 abreißt, ist abhängig von der Länge der zweiten Versorgungsleitung 62 innerhalb des Gehäuses 66, also abhängig von der Leitungsreserve der zweiten Versorgungsleitung 62. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Versorgungsleitung 62 so dimensioniert, dass die Welle 2 bei gekoppelter Kupplung 63, 64 einen Drehbereich von maximal 180°, maximal 270°, maximal 360°, oder sogar maximal 720° besitzt. Der "Drehbereich" bezeichnet ei nen Winkelbereich zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt der Welle. Der "erste Endpunkt" bezeichnet eine Winkelposition, bis zu welcher die Welle 2 bei gekoppelter Kupplung 63, 64 in einer ersten Richtung gedreht werden kann, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Leistungsversorgungsanordnung besteht, und "der zweite Endpunkt" bezeichnet eine Winkelposition der Welle 2, bis zu welcher die Welle 2 in einer zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung gedreht werden kann, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Leistungsversorgungsanordnung besteht.
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Die 3A und 3B zeigen die Welle 2 in einer Winkelposition, bei der die Betätigungseinheit 7 die beiden Kupplungselemente 63, 64 miteinander koppeln oder voneinander entkoppeln kann. Ausgehend von dieser Winkelposition kann bei dem dargestellten Beispiel die Welle 2 in einer ersten Richtung, die in dem Beispiel dem Uhrzeigersinn entspricht, ein Stück gedreht werden, ohne dass die Gefahr besteht, die zweite Versorgungsleitung 62 abzureißen. Die Kabelschlaufe der zweiten Versorgungsleitung 62 unterhalb der Welle 2 verkürzt sich dann und die zweite Versorgungsleitung wickelt sich um die Welle 2. Ein optionales Spannelement 68, das in dem Beispiel in vertikaler Richtung verschiebbar ist, hält die zweite Versorgungsleitung 62 in diesem Fall gespannt bzw. hält die Schlaufe aufrecht. In dem dargestellten Beispiel kann die Welle 2 im Uhrzeigersinn um bis zu 360° gedreht werden. In der entgegengesetzten Richtung (also bei dem Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn) kann die Welle 2 in dem Beispiel ebenfalls um 360° gedreht werden, ohne dass die Gefahr besteht, die Versorgungsleitung 62 abzureißen. In diesem Fall kann die Welle also in beide Richtungen um 360°, d.h. um +/–360° gedreht werden. Der Drehbereich beträgt also 720°, da die beiden Endpunkte 720° auseinander liegen.
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Die weitere Versorgungsleitung 62 ist in dem dargestellten Beispiel an einer Seitenwand in das Gehäuse 66 eingeführt. Die Betätigungseinheit 7 befindet sich an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses 66. Dies ist allerdings nur ein Beispiel. Die Einführung der zweiten Versorgungsleitung 62 in das Gehäuse 6 kann an einer beliebigen Stelle erfolgen. Maßgeblich für den zulässigen Drehbereich der Welle 2 bei gekoppelter Kupplung ist die innerhalb des Gehäuses 66 vorhandene Kabelreserve der zweiten Versorgungsleitung 62, also die Länge der zweiten Versorgungsleitung 62 innerhalb des Gehäuses 66. Je länger diese Versorgungsleitung 62 ist, umso größer ist der Drehbereich.
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Die Kupplung mit den beiden Kupplungselementen 63, 64 kann eine herkömmliche elektrische Kupplung sein, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Versorgungsleitungen 61, 62 gewährleistet. So kann eines der beiden Kupplungselemente 63, 64 beispielsweise Kontaktstifte aufweisen, die in gekoppeltem Zustand in korrespondierende Buchsen des anderen Kupplungselements stecken. Gemäß einem weiteren Beispiel weisen beide Kupplungselemente 63, 64 Kontakte auf, die als Federkontakte ausgebildet sind.
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Eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Kupplungselementen 63, 64, die ein selbsttätiges Lösen der Kupplung verhindert, kann auf unterschiedliche Weise gewährleistet werden, wie beispielsweise durch Klemmelemente, Federelemente, oder ähnliches. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eines der beiden Kupplungselemente 63, 64 an einer dem jeweils anderen Kupplungselement zugewandten Kontaktfläche einen Permanentmagnet aufweist, der in gekoppeltem Zustand der Kupplungselemente 63, 64 kraftschlüssig mit einem magnetischen Gegenstück des jeweils anderen Kupplungselements in Verbindung steht, um die beiden Kupplungselemente 63, 64 in gekoppeltem Zustand zusammen zu halten.
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Die 4A und 4B zeigen jeweils Draufsichten auf eine Kontaktfläche des ersten Kupplungselements 63 (4A) und des zweiten Kupplungselements 64 (4B) gemäß einem Beispiel. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jedes der Kupplungselemente 63, 64 vier Kontakte 631–634 bzw. 641–644. Jedes Kontaktelement eines Kupplungselements besitzt ein korrespondierendes Kontaktelement an dem jeweils anderen Kupplungselement und ist elektrisch mit diesem in Kontakt, wenn die beiden Kupplungselemente 63, 64 gekoppelt sind. Die einzelnen Kontaktelemente 631–634 bzw. 641–644 können als herkömmliche elektrische Kontakte ausgebildet sein, wie beispielsweise als Federkontakte. Es besteht auch die Möglichkeit, einen der korrespondierenden Kontakte als Kontaktstift und den anderen der korrespondierenden Kontakte als Kontaktbuchse zu realisieren. Die Anzahl der Kontaktelemente ist beliebig und abhängig von dem jeweiligen Zweck bzw. der Anzahl der zu versorgenden elektrischen Verbraucher, und damit nicht auf vier beschränkt.
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Wenigstens eines der beiden Kupplungselemente 63, 64 besitzt an der Kontaktfläche einen Permanentmagnet, der in gekoppeltem Zustand an einem magnetischen Gegenstück des jeweiligen anderen Kupplungselements 63, 64 angreift. Der Permanentmagnet und das magnetischen Gegenstück sind in den 4A und 4B mit den Bezugszeichen 635, 645 bezeichnet. Diese sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmig um die Kontakte 631–634 bzw. 641–644 angeordnet. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Eine beliebige andere Geometrie ist ebenfalls möglich.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Permanentmagnet vorhanden ist. Dieser Permanentmagnet entspricht entweder in 4A dem mit dem Bezugszeichen 635 bezeichneten Element oder in 4B dem mit dem Bezugszeichen 645 bezeichneten Element. Das Gegenstück besteht dann aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise einem magnetischen Metall. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, an jedem der beiden Kupplungselemente 63, 64 einen Permanentmagnet vorzusehen, wobei diese Magnete derart an den Kontaktflächen angeordnet sind, dass die Permanentmagnete an den Kontaktflächen, also an den Flächen, die bei gekoppelter Kupplung miteinander in Kontakt stehen, entgegengesetzte magnetische Pole besitzen, also dass sich die Permanentmagnete gegenseitig anziehen.
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Der Elektromagnet des Betätigungselements 7 und das magnetische Gegenstück 69 an dem zweiten Kupplungselement 64 sind so dimensioniert, dass das Betätigungselement 7 in der Lage ist, das zweite Kupplungselement 64 gegen die von dem wenigstens einen Permanentmagnet und dem magnetischen Gegenstück der Kupplungselemente 63, 64 hervorgerufene Magnetkraft voneinander zu lösen.
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Bei der erläuterten Behandlungsvorrichtung ist der Drehbereich der Welle 2 bei gekoppelter Kupplung 63, 64 in der zuvor erläuterten Weise eingeschränkt. Die Welle 2 kann insbesondere nicht mehrmals hintereinander in einer Richtung vollständig gedreht werden. Innerhalb des möglichen Drehbereichs ist allerdings ein beliebiges Schwenken, das heißt ein abwechselndes Drehen der Welle in einer Drehrichtung und der entgegengesetzten Drehrichtung beliebig möglich. Insbesondere bei einer Behandlungsvorrichtung mit einem Drehbereich von 360° kann die Behandlungseinheit 3 an einer beliebigen Winkelposition innerhalb der Behandlungskammer 1 positioniert werden bzw. innerhalb des Drehbereichs beliebig hin- und hergeschwenkt werden. Bei entkoppelter Kupplung 63, 64 besteht keine Einschränkung hinsichtlich einer Drehbewegung der Welle 2. Das heißt, die Welle kann in diesem Fall mehrmals aufeinander folgend in einer Richtung vollständig gedreht werden.
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Bei einem Beispiel ist vorgesehen, dass an der Welle 2 zusätzlich zu der elektrischen Behandlungseinheit 3 ein erstes Düsenrohr 51 (vergleiche 1A) befestigt ist. Dieses Düsenrohr 51 umfasst mehrere entlang des Düsenrohrs angeordnete Düsen 52, über welche Reinigungsflüssigkeit in der Behandlungskammer 1 in Richtung der Teileaufnahme 12, und damit in Richtung der zu reinigenden Werkteile abgegeben werden kann. Die Zuführung von Reinigungsflüssigkeit zu dem Düsenrohr 51 erfolgt von außerhalb der Behandlungskammer 1 über einen Flüssigkeitskanal 23. Dieser Flüssigkeitskanal 23 verläuft in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zentral innerhalb der Welle 2. Innerhalb der Behandlungskammer 1 mündet eine radial in der Welle 2 verlaufende Bohrung in diesen Flüssigkeitskanal 23. Das Düsenrohr 51 ist derart im Bereich dieser radialen Bohrung an der Welle 2 befestigt, dass Reinigungsflüssigkeit über den Flüssigkeitskanal 23 und die radiale Bohrung in das Düsenrohr 51 gelangen kann. Die Zuführung von Reinigungsflüssigkeit in den Flüssigkeitskanal 23 der Welle 2 erfolgt beispielsweise über ein Zuführrohr (in den Figuren nicht dargestellt), das außerhalb der Behandlungskammer angeordnet ist und gegenüber dem die Welle 2 drehbar gelagert ist. Über herkömmliche Dichtungen kann sichergestellt werden, dass in dem Bereich, in dem das Zuführrohr an die Welle 2 gekoppelt ist, keine Flüssigkeit austritt.
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Bezug nehmend auf die 1A und 2 kann die Behandlungsvorrichtung ein weiteres, an der Welle 2 befestigtes Düsenrohr 53 umfassen. Dieses weitere Düsenrohr 53 dient beispielsweise zum Einbringen eines gasförmigen Mediums, wie beispielsweise Luft, in die Behandlungskammer 1. Das gasförmige Medium kann beispielsweise zum Trocknen der zuvor mit Reinigungsflüssigkeit gereinigten Werkteile verwendet werden. Zum Einbringen dieses gasförmigen Mediums in das weitere Düsenrohr 53 umfasst die Welle 2 einen weiteren Zuführkanal, der innerhalb der Welle in deren Längsrichtung von außerhalb der Behandlungskammer bis in die Behandlungskammer verläuft. Dieser weitere Zuführkanal mündet innerhalb der Behandlungskammer 1 in das weitere Düsenrohr 53 und ist außerhalb der Behandlungskammer über eine senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Bohrung 24 zugänglich. Diese Bohrung 24 ist beispielsweise in den 3A und 3B dargestellt. Zum Einbringen des gasförmigen Mediums in den weiteren Zuführkanal der Welle 2, und damit in das weitere Düsenrohr 53 kann ein ringförmiger Kanal (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der die Welle 2 in Umfangsrichtung im Bereich der Bohrung 24 umgibt. Dieser ringförmige Kanal mündet in jeder Winkelstellung der Welle 2 in die Bohrung 24. Ein derartiger Ringkanal zur Zuführung eines gasförmigen Mediums in eine Welle einer Behandlungsvorrichtung ist bekannt, so dass auf weitere Ausführungen diesbezüglich verzichtet werden kann.
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Bei entkoppelter Kupplung 63, 64 kann die Behandlungsvorrichtung wie eine herkömmliche Behandlungsvorrichtung betrieben werden. Das heißt, in einem Behandlungsschritt kann Reinigungsflüssigkeit über das erste Düsenrohr 52 auf Werkteile in der Behandlungskammer 1 abgegeben werden, wobei das erste Düsenrohr 52 in der Welle 2 in der Behandlungskammer 1 beliebig gedreht oder geschwenkt werden kann. In einem anderen Behandlungsschritt kann ein gasförmiges Medium über das zweite Düsenrohr 53 in der Behandlungskammer an die Werkteile abgegeben werden. Dies kann zum Trocknen der Werkteile erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, ein Flüssigkeitsbad in dem Behandlungsbehälter 1 zu erzeugen und das gasförmige Medium in dieses Flüssigkeitsbad abzugeben, wodurch das Flüssigkeitsbad verwirbelt wird, was zu einer hohen Reinigungsaktivität führen kann. Das Flüssigkeitsbad kann durch Einbringen von Reinigungsflüssigkeit über das erste Düsenrohr 52 erfolgen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Behandlungskammer 1 einen zusätzlichen Flüssigkeitseinlass (nicht dargestellt) besitzt. Selbstverständlich besitzt die Behandlungskammer 1 auch einen Flüssigkeitsauslass an einem unteren Ende, um zuvor in die Behandlungskammer 1 eingebrachte Reinigungsflüssigkeit wieder abführen zu können.
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Wenn die Kupplungselemente 63, 64 aneinander gekoppelt sind, ist der Drehbereich der Welle 2 in zuvor erläuterter Weise eingeschränkt. Eine elektrische Behandlungseinheit 3 mit einem Ultraschallgeber (wie in den 1A und 2 dargestellt) kann beispielsweise verwendet werden, nach Herstellen eines Flüssigkeitsbades in der Behandlungskammer 1 Ultraschallwellen an das Flüssigkeitsbad abzugeben, um auf diese Weise die in dem Flüssigkeitsbad befindlichen Werkteile zu reinigen. Die Behandlungseinheit 3 kann dabei innerhalb der Behandlungskammer 1 in der zuvor erläuterten Weise durch abwechselndes Drehen der Welle in einer Richtung bzw. der entgegengesetzten anderen Richtung geschwenkt werden.
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Das Drehen der Welle 3 erfolgt durch den zuvor erläuterten Motor 41 gesteuert durch eine Steuerung. Diese Steuerung ist in den Figuren nicht dargestellt. 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise der Behandlungsvorrichtung bzw. zur Erläuterung des Zusammenwirkens der einzelnen zuvor erläuterten Elemente. Bezug nehmend auf 5 weist die Behandlungsvorrichtung eine Steuerung 100 auf. Diese Steuerung kann beispielsweise eine programmierbare Steuerung, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, umfassen. Die Steuerung 100 steuert den Motor 41, der die Welle 2 nach Maßgabe der Steuerung 100 dreht. Eine Information über die aktuelle Winkelstellung der Welle 2 erhält die Steuerung 100 von einem Drehgeber 101, der in nicht näher dargestellter Weise im Bereich der Welle 2 angeordnet ist und der der Steuerung 100 die aktuelle Winkelstellung der Welle 2 übermittelt. Die Steuerung 100 steuert außerdem die Betätigungseinheit 7 für die Kupplung 63, 64 und gegebenenfalls die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit bzw. des gasförmigen Mediums über die Welle 3 zu den beiden Düsenvorrichtungen 52, 53.
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Zum Koppeln oder Entkoppeln der beiden Kupplungselemente 63, 64 bewegt die Steuerung 100 über den Motor 41 die Welle 2 in eine Kopplungsposition. Dies ist die in den 3A und 3B dargestellte Position. In dieser Position kann das Betätigungselement 71 der Betätigungsanordnung 7 an dem zweiten Kupplungselement 64 angreifen. Ist die Kupplung 63, 64 gekoppelt und soll entkoppelt werden, so sorgt die Steuerung 100 für eine Bestromung des Elektromagnets des Betätigungselements 71 und bewirkt, dass der Linearantrieb 73 linear in Richtung des zweiten Kupplungselements 64 bis zu einer Endposition verfährt, an der eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungselement 71 und dem magnetischen Gegenstück 69 sichergestellt ist. Die Steuerung 100 bewirkt anschließend ein Verfahren des Linearantriebs 73 in der entgegengesetzten Richtung, um das zweite Kupplungselement 64 von dem ersten Kupplungselement 63 zu entkoppeln.
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In entkoppeltem Zustand wird das zweite Kupplungselement 64 permanent von dem Betätigungselement 71 gehalten, der Elektromagnet bleibt also bestromt, bis die beiden Kupplungselemente 63, 64 wieder miteinander gekoppelt werden.
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Zum Koppeln des zweiten Kupplungselements 64 und des ersten Kupplungselements 63 bewirkt die Steuerung ebenfalls, dass die Welle 2 durch den Motor 41 in die Kupplungsposition bewegt wird. Die Steuerung 100 bewirkt dann, dass der Linearantrieb in Richtung des ersten Kupplungselements 63 verfährt, und zwar bis zu einer Endposition, an der das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement miteinander gekoppelt sind. Die Bestromung des Elektromagnets des Betätigungselements 71 wird dann unterbrochen, um das Betätigungselement 71 von dem zweiten Kupplungselement 64 wegfahren zu können. Dieser erfolgt ebenfalls gesteuert durch die Steuerung 100. Das Betätigungselement 71 wird hierbei in eine Warteposition (in 3A dargestellt) verfahren, an welcher das Betätigungselement 71 verbleibt, bis die beiden Kupplungselemente 63, 64 wieder entkoppelt werden sollen.
